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　　作為工業自動化中血脈最為純正的主流控制產品， PLC自誕生至今已近半個世紀。伴隨相關技術的發展，PLC在性能、功能、易用性和產品形態等方面已歷經五代變革。技術演進的背后是需求的驅動，增效、安全、開放、整合、信息化、智能化將成為當下工業需求趨勢。在此背景下，下一代PLC的發展趨勢成為用戶和PLC業界共同關注的課題。

　　為此，中國工控網聯袂中華工控網、控制工程網，在三大網站的論壇同時開展了題為“下一代PLC發展趨勢”的用戶討論，旨在發動全國PLC應用工程師和愛好者從需求和應用角度探討未來PLC的發展。自2013年1月5日至2013年3月1日，三大論壇匯集近千篇用戶主題帖，參與討論的用戶數千人，影響用戶數萬人。從用戶論題的數量、質量以及用戶影響面來看，本次活動充分調研了來自各地、各行業用戶對下一代PLC的發展期望，將成為PLC發展的需求見證和參考力量。

　　用戶期望中的PLC特性

　　本次討論共分外形、體積，性能、功能，通訊性能，編程軟件，生命周期等五個主題。通過匯總五大主題的用戶主要觀點，我們可以概覽用戶期望中的下一代PLC的主要特點。

　　下一代PLC發展的趨勢分析

　　外觀：小型化、模塊化、集成化

　　外形、體積縮小，意味著便于安裝維護，系統集成時占用柜體空間就越少。

　　體積小并不意味著用戶對功能的要求在降低，相反用戶對于功能的要求越來越多，這就意味著產品的集成度要求更高。下一代PLC應集成更多的操作與維護功能，如內置CPU顯示屏，可快速訪問各種文本信息和詳細的診斷信息，以提高設備的可用性，同時也便于全面了解工廠的所有信息；集成短接片，方便用戶更為靈活便捷地建立電位組；集成DIN導軌，能夠快速便捷地安裝自動斷路器、繼電器之類的其它組件；靈活電纜存放方式，憑借預先設計的電纜定位槽裝置，即使存放粗型電纜，也可以輕松地關閉模塊前蓋板；集成屏蔽夾，對模擬量信號進行適當屏蔽，可確保高質量地識別信號并有效防止外部電磁干擾。

　　在結構上，用戶充分認可PLC模塊化帶來的靈活擴展性。為滿足各種自動化應用的需求，各種帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既能擴展PLC功能，又使用靈活，延伸了PLC的應用范圍。對于模塊化的設置，用戶要求模塊間的連接要可靠牢固，具有一定程度的抗振動，接線方式最好是用可插拔的端子，換模塊時無需借助任何工具即可實現快速安裝；設置預接線位置，通過帶有定位功能轉向布線系統，無論是初次布線還是重新連接，快速便捷；插拔端子的接線最好是用螺絲刀進行而非焊接式；標準前連接器，這樣不僅極大簡化了電纜的接線操作，同時還節省了更多的接線時間。在模塊化設計及產品的可靠性方面，西門子PLC始終走在前列。S7-300是模塊化中型PLC系統，各模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。

　　性能：更快、更可靠、更智能、更多功能

　　隨著計算機技術的快速發展并進入自動化領域，“32位處理器，納秒級的處理速度，數萬I/O點”，用戶相信這些第五代PLC已經具備的特點，將以“更快”的方式體現在下一代PLC中，從而讓未來的PLC擁有PC一樣的運算能力和數據處理能力。

　　PLC以可靠性高、抗干擾能力強而著稱，但現代工業對可靠性要求越來越高，用戶仍然希望下一代PLC的故障檢測與處理能力將會更強。據統計，在PLC控制系統的故障中，CPU和I/O僅占20%，而輸入輸出設備、線路故障占80%。前者可通過PLC軟件本身的軟硬件實現檢測、處理，而外圍故障須加強研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性。

　　據統計，基于PLC的運動控制器占據了通用運動控制器的半壁江山，這些產品是通過在PLC的平臺上，添加驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，在為各種機械設備提供邏輯控制的同時，提供運動控制功能。未來，用戶建議下一代PLC能夠將運動控制功能直接集成到PLC中，而無需使用其他模塊，建議運動控制的功能越來越強，能夠連接各種模擬量驅動，支持轉速軸和定位軸等。

　　多種自動化技術的深入應用，已經為各種控制融合創造了條件。為適合更多設備的應用，用戶展望下一代PLC將具有更高的硬件軟件的集成度。比如，PLC實現與CIM、機器人、CAD/CAM、個人計算機、MIS結合，使PLC在工廠自動化的未來發展中占有更加重要地位。

　　此外，用戶要求新一代產品具備更好的向上兼容性，便于系統的無縫升級，從而在最大程度上確保投資回報和投資安全性。

　　如今PLC應用領域早已超越了開關量、邏輯控制和離散量監控，已發展成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數據處理功能、聯網通信功能的多功能控制器，具有越來越強的模擬處理能力，以及其他過去只有在計算機才能具有的高級處理能力，如浮點數運算、PID調節、溫度控制、精確定位、步進驅動、報表統計等。從這種意義上說，未來的PLC將從“控制器”晉升為新一代多功能控制平臺。羅克韋爾的LOGIX平臺、歐姆龍的NJ平臺都這種趨勢的代表。

　　通訊：開放化、網絡化、無線化

　　為適應信息化發展趨勢，如今PLC網絡系統已經不再是自成體系的封閉系統，而是迅速向開放式系統發展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC網絡系統，完成設備控制任務之外，還可以與上位計算機管理系統聯網，實現信息交流，成為整個信息管理系統的一部分。另一方面，現場總線技術得到廣泛的應用，PLC與其他安裝在現場的智能化設備，比如智能化儀表、傳感器、智能型驅動執行機構等，通過一根傳輸介質連接，并按照同一通信規約互相傳輸信息，由此構成一個現場工業控制網絡，該網絡與單純的PLC遠程網絡相比，配置更靈活，擴容更方便，造價更低，性能價格也更好，更具有開放意義。

　　隨著多種控制設備協同工作的迫切需求，對PLC的Ethernet擴展功能以及進一步兼容Web技術提出了更高的要求。通過集成Web Server，用戶可以無需親臨現場，即可通過Internet瀏覽器隨時查看CPU狀態，過程變量以圖形化方式進行顯示，簡化了信息的采集操作。基于此要求，用戶認為S7-1200為代表的新一代小型PLC，以太網接口已成標配，工業網絡已經不再是初期的奢侈品，而是現代工業控制系統的基礎，這代表著以PLC為代表的控制系統正在從基于控制的網絡，發展成為基于網絡的控制。

　　甚而有用戶認為，“銅退光進”、“銅退無線進”的網絡通訊時代應引發新一代PLC硬件上的革命，那就是輸入輸出部分應該與PLC分離，直接留在現場底層，通過光纖或無線與PLC以一種新標準的工業信號連接，這樣的PLC將回歸它的“可編程邏輯過程控制”本質功能。未來，PLC與智能手機的互聯，甚至配置WIFI，更會帶來工業現場的無線化變革。

　　編程軟件：簡單化、平臺化

　　用戶對于編程軟件反映最多的問題是沒有統一的標準。一位工程師訴苦說：“踏入工控行業，天天和各種工控產品打交道，電腦上安裝了很多的軟件，很不方便，更加煩惱的是每次重新安裝系統的時候，都要把所有的軟件重新安裝一次，浪費很多的時間。”在實際工作中，有工程師反映前幾天用PLC的編程軟件寫一個程序，過幾天又要用上位機組態軟件開發SCADA系統，到了現場還要使用驅動軟件設置和調試驅動設備。這樣不但需要安裝和學習不同軟件平臺，還要在不同軟件平臺之間配置復雜的通訊，重復輸入相關數據并進行傳送數據，這樣既直接影響到工作效率的提升也容易出現人為的錯誤。因此，希望自動化廠商推出的軟件平臺可以兼容其相關的自動化和驅動產品，以減少復雜應用的問題。

　　在軟件完善與改進方面，軟件視圖、增加幫助提示及軟件操作太過繁瑣都是用戶面臨的問題。工程師在調試設備的時候通常使用筆記本電腦，但是筆記本電腦的屏幕太小，從而影響圖像顯示，為用戶瀏覽程序帶來不便。在軟件視圖優化上，用戶希望廠商能夠提供全面的視圖大小調整方式，并可以靈活的自定義界面上的布局。除此之外，軟件上添加幫助提示功能，對用戶使用不熟悉的功能，能夠幫助工程師們提高編程的效率。工程師們認為，目前西門子在這方面做的比較到位，尤其是對于一些不熟悉西門子的用戶來說，使用幫助提示功能能夠提高編程的效率。

　　簡易編程、軟件互通，呼喚的是軟件的一體化和平臺化，用戶甚至表示，“PLC的軟件在等待一個類似于微軟視窗那樣的突破，才能說開創一個全新的PLC時代”。在硬件主導市場的自動化領域，已經可以看到跨硬件的一體化設計軟件，這是軟件平臺化的開端，隨著軟件價值在自動化系統中的提升，未來真正的自動化平臺化軟件或可預期。

　　生命周期：前短后長

　　在傳統觀念中，用戶采購PLC重產品采購而輕總體擁有成本TOC(Total Operation Cost)，如今，快速上市、降低運營成本成為提升市場競爭力的重要指標，PLC的生命周期成為用戶關注的新重點。

　　PLC生命周期包括設備的選型、采購、設計、安裝調試、維護維修、服務等環節，用戶希望PLC的生命周期更加趨于合理，即把設計、選型、開發、調試、維護，變得更簡易，更人性化；而時間上，在設計、選型、開發期間，更可靠，但是時間更短；而在運營維護期，更簡易，而壽命更長。“我們在設計開發上少花時間，把精力放到工藝流程、優化產能、優化節能等方面，豈不是更好嗎？”

　　為此，用戶希望在未來PLC上看到更多有利于生命周期前短后長的功能和服務體現，比如，加入液晶面板，在調試期間，更方便的知道問題在哪。在維護階段，能更直觀的看到運行狀況。減少人員的成本，增加可靠性；再比如，自診斷功能和遠程維護功能的加入，同樣可以減少維護的成本。還有用戶指出，統一接口，或簡化接口，這些都是有利于生命周期中各個環節的優化。

　　知識產權的保護

　　如今，越來越多的企業正計劃將其所有自動化控制設備逐步連接到企業范圍內的信息系統中去。利用PLC的Web連接特性，工業用戶不但可以從任何地方監控控制系統的運行狀況，而且還可以像利用系統手冊一樣獲取所需要的任何數據信息。當然，如果工業用戶正在著手將其控制系統連接到Internet，則必須考慮應用的安全性。隨著PLC技術的深入發展，各廠商專有技術保護措施也會越來越全面，下一代PLC將有望實現特有的加密算法和防拷貝功能，以保護專利技術不外泄和被盜。在訪問保護中，帶有防火墻功能的通信模塊的使用，也能夠加強網絡安全的保護功能。

　　   小結

　　縱觀PLC發展變化的需求驅動因素和用戶期望，下一代PLC的發展方向已初具輪廓。性能越來越強，功能越來越多，PLC將能適應更為復雜的控制任務；網絡通訊成為標配，PLC控制系統將逐步融入全廠自動化乃至企業管理信息化系統之中；設計軟件趨向更為簡單，平臺化軟件趨勢可期；安裝、調試、維護、診斷更為便捷，PLC的使用趨于簡單化，而應用趨于智能化。因此，下一代PLC的變革不止體現在傳統的功能和性能上，更體現在產品平臺理念、企業級系統融合和全生命周期的價值之中。唯其此，新一代PLC方能夠更加滿足各種工業自動化控制應用的需要，成為百年不衰的工業控制平臺。